WXH823C技术说明书.docx

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WXH823C技术说明书

WXH-823C技术说明书

WXH-823C微机线路保护测控装置

技术说明书

（Version1.00）

1概述

1.1应用范围

WXH-823C微机线路保护测控装置（以下简称装置）实现非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地系统）或小电阻接地系统中线路的保护和测控功能，主要用作35kV及以下电压等级的线路间隔的保护和测控。

1.2保护配置

装置具体保护配置详见表1-1。

表1-1WXH-823C装置的保护配置

功能分类

功能名称

说明

保护功能

纵联光纤差动

三段式低压闭锁方向过流保护

方向、电压元件可投退

反时限过流保护

过流加速保护

前加速、后加速可选

三段式零序方向过流保护

方向元件可投退

零流加速保护

前加速、后加速可选

三相一次重合闸

过负荷保护

低周减载

低压减载

手合同期

直跳功能

WXH-823CR2具有该功能

辅助功能

控制回路异常告警

适用于带操作回路的保护装置

弹簧未储能告警

TV异常检测

TA异常检测

差流长期存在告警

GPS脉冲监视

手合开入长期存在告警

录波

远传远跳

测控功能

遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信

断路器遥控分合

三路备用遥控

WXH-823CR2具有该功能

模拟量的遥测、接地选线数据上送

1.3产品特点

✧许继独立产权的“VLD”可视化工具，软件可靠性高。

✧具备离线的逻辑仿真功能，可实现事故分析“透明化”。

✧装置采用全封闭机箱，强弱电严格分开，抗干扰能力强，硬件回路的全面自检。

✧配置2个以太网口，支持IEC-60870-5-103和IEC61850通讯规约。

✧对时方式支持SNTP对时、GPS脉冲对、B码对时、1588对时。

✧完善的事件保护处理，可存储最新80条事件报告记录，不少于100条动作报告记录，可记录750ms的电流电压报告。

✧友好的人机界面，全中文类Windows菜单模式，结构清晰，使用方便。

✧保护功能配置齐全，可通过配置工具实现保护功能的选配，满足客户的个性化需求。

✧操作回路配置灵活，可以适应各种操作机构。

2技术指标

2.1基本电气参数

2.1.1额定交流数据

✧交流电压：

相电压

V；

线路抽取电压

V或100V。

✧交流电流：

5A或1A

✧零序电流：

1A

✧额定频率：

50Hz

2.1.2额定直流数据

✧额定电源电压：

DC220V或DC110V，允许变化范围：

80%～115%。

2.1.3功率消耗

✧交流电流回路：

当额定电流为1A时，每相不大于0.3VA；

当额定电流为5A时，每相不大于0.5VA；

零序电流回路不大于0.3VA；

✧测量交流电流回路：

每相不大于0.75VA；

✧交流电压回路：

每相不大于0.5VA；

✧直流回路：

正常运行时，不大于12W；保护动作时，不大于15W。

2.1.4过载能力

✧交流电流电路：

2倍额定电流，长期连续工作；

50倍额定电流，允许1s；

✧交流电压电路：

1.2倍额定电压，长期连续工作；

1.4倍额定电压，允许10s。

2.2主要技术指标

2.2.1保护定值整定范围及误差

✧定值整定范围

交流电压：

10V～100V；

交流电流：

0.1In～20In；

延时：

0s～600s；

频率：

45Hz～49.5Hz；

滑差：

0.5Hz/s～10Hz/s。

✧定值误差

电流：

<±2.5%或±0.01In；

电压：

<±2.5%或±0.25V；

频率：

<±0.02Hz；

滑差：

<±10%或±0.2Hz/s。

✧延时误差

定时限延时平均误差不超过整定值的±2％或±40ms；

反时限延时平均误差不超过理论计算值的±5％或±100ms。

2.2.2测量精度

✧电流精度：

±0.2％；

✧电压精度：

±0.2％；

✧频率精度：

±0.01Hz

✧功率测量：

有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数；测量精度为：

±0.5％。

✧遥信开入：

输入方式：

DC220V、DC110V或DC24V输入，带光电隔离；事件顺序记录站内分辨率：

≤1ms。

2.2.3记录容量

✧故障录波内容和故障事件报告容量

装置可循环记录最新的100次动作报告、50次故障录波（每次记录故障前200ms、故障后550ms所有电流电压波形）。

✧正常波形记录容量

正常时保护可记录750ms所有电流电压波形，以供记录或校验极性。

✧事件记录容量

可循环记录80次事件记录和装置自检报告。

事件记录包括软压板投退、开关量变位等；装置自检报告包括硬件自检出错报警等。

2.2.4触点容量

✧出口跳合闸触点

在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于10A。

✧出口信号及其它触点

在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为20W，长期允许通过电流不大于5A。

2.2.5绝缘性能

✧绝缘电阻

装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100MΩ。

✧介质强度

装置的额定绝缘电压小于60V的通信接口电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压500V（有效值），历时1min试验，其它电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压2kV（有效值），历时1min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。

✧冲击电压：

装置的额定绝缘电压小于60V的通信接口电路与外壳对地，能承受1kV（峰值）的标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验。

2.2.6机械性能

✧工作条件

能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动和冲击响应检验。

✧运输条件

能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。

2.2.7抗电气干扰性能

✧脉冲群干扰试验：

能承受GB/T14598.13－1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰试验。

✧快速瞬变干扰试验：

能承受GB/T14598.10－2007第四章规定的严酷等级为A级的快速瞬变干扰试验。

✧辐射电磁场干扰试验：

能承受GB/T14598.9－2002第四章规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验。

✧静电放电试验：

能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电试验。

✧电磁发射试验：

能承受GB/T14598.16－2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。

✧工频磁场抗扰度试验：

能承受GB/T17626.8－2006第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。

✧脉冲磁场抗扰度试验：

能承受GB/T17626.9－2011第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。

✧阻尼振荡磁场抗扰度试验：

能承受GB/T17626.10－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。

✧浪涌抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-5：

2002第4章规定的严酷等级为Ⅲ级浪涌抗扰度试验。

✧传导骚扰的抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-6：

2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。

✧工频抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-7：

2003第4章规定的工频抗扰度试验。

2.3环境条件

✧工作温度：

-25℃～+55℃。

✧贮存温度：

-25℃～+55℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

✧运输温度：

-40℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化的损坏。

✧大气压力：

86kPa～106kPa。

✧相对湿度：

5%～95%（产品内部既无凝露、也无结冰）。

2.4通信接口

✧通讯配置：

以太网口2个，采用DL/T860系列标准。

✧GPS对时脉冲接口：

1个。

✧调试接口：

1个USB口。

2.5光纤通道技术参数

2.5.1纵联通道光纤接口

✧光纤类型：

单模，特性符合CCITTRee.G652

✧光波长：

1310nm（复用或50km以内专用方式）、1550nm（50～80km专用方式）

✧光纤接收灵敏度：

-38dBm，通道功率裕度6dB

✧发送电平：

－10dBm（0km～50km以内专用方式）

0dBm（50km～80km以内专用方式）

✧光纤连接器类型：

FC/PC

注：

当采用专用光纤通道传输时，在传输距离大于50km，接收功率裕度不够时，需在订货时注明，配用1550nm激光器件，否则默认使用1310nm激光器件。

2.5.2继电保护复用接口

✧2Mb/s接口

传输速率：

2.048Mb/s；

匹配阻抗：

75Ω不平衡或120Ω平衡；

编码方式：

HDB3；

接口码型：

符合G703.6接口码型要求；

延时要求：

单向不大于15ms；

通道要求：

保护装置的收发路由相同。

3装置功能

本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD），同时采用分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分。

3.1数字通信接口及同步调整

3.1.1通信接口

✧通道方式

采用专用光纤通道，传输速率2Mb/s；

采用复接PDH或SDH系统的数字接口，传输速率2Mb/s；

✧通道连接方式

a）复用方式

图3-1a复用连接方式

b）专用方式

图3-1b专用连接方式

3.1.2通道信息和误码监测

通道状态信息在浏览菜单中，运行人员查看。

保护提供通道显示信息如下：

◆通道延时

通道的时延

◆TS

两侧采样时刻偏差

◆秒误码率%

当前1s内的误码率

◆严重误码秒数

通道累计出现严重误码的秒数

◆秒误码数

当前1s内的误码数

◆丢帧数

当前1s内通道的累计丢帧数

◆误码秒数

通道的累计产生误码的秒数

通信模块接收到的每一帧数据都需经过CRC检验，舍弃或修复错误数据。

如果通道误码率>0.04%，将给出通道异常告警报文信息，表示通道不可靠。

通道误码严重或通道中断时，将给出通道异常告警信号，差动保护将被闭锁。

通道恢复后，保护自动投入。

提示：

秒误码数与丢帧数是衡量通道当前状况的重要指标。

如果显示秒误码数与丢帧数较大时，可以将通道直接使用尾纤自环然后观察这两个指标以判断引起误码的原因。

如果自环后误码与丢帧依然较大，则查看通道时钟模式定值是否整定错误（应为内时钟方式）或者光纤插件的法兰盘是否有损坏处；如果自环后误码与丢帧数均降低至0，则可以确定引起通道误码或丢帧原因在外部通道，再逐级查找。

通道告警逻辑受通道投入控制字控制，当通道异常时装置点告警灯；

3.1.3同步调整

输电线路两端保护装置上电时刻不同和采样晶振偏差，再加上一端采样数据传送到另一端的时间延迟，因此，两端电流量的采样时刻通常不一致，不能直接进行差动计算。

本保护采用“梯形算法”，根据两侧采样序号差对齐采样点，并计算出两侧保护装置的采样偏差。

通过重采样对齐两侧数据。

因为通道延时的计算基于等腰梯形原理，因此要求光纤通道的收发路由延时一致，否则理论基础错误，将导致两侧同步计算偏差，正常负荷电流会引起差流长期存在。

图3-2光纤通道梯形算法

通道延时：

3.1.4通信时钟

数字式光纤差动保护的关键是线路两侧装置之间的数据交换。

本系列装置采用同步通信方式。

差动保护装置发送和接收数据采用各自的时钟，分别为发送时钟和接收时钟。

保护装置的接收时钟固定从接收码流中提取，保证接收过程中没有误码和滑码产生。

发送时钟可以有两种方式：

1、采用内部晶振时钟；

2、采用接收时钟作为发送时钟。

采用内部晶振时钟作为发送时钟常称为内时钟（主时钟）方式，采用接收时钟作为发送时钟常称为外时钟（从时钟）方式。

两侧装置的运行方式可以有三种方式：

两侧装置均采用从时钟方式；

两侧装置均采用内时钟方式；

一侧装置采用内时钟，另一侧装置采用从时钟（这种方式会使整定定值更复杂，故不推荐采用）。

3.1.5纵联通道识别码

为提高数字式通道线路保护装置的可靠性，防止光纤通道连接错误，WXH-823C保护装置设置了可整定的纵联通道识别码，用于识别光纤通道是否正确连接。

在定值项中分别有“本侧识别码”和“对侧识别码”，范围均为0～65535，识别码的整定应保证全网运行的保护设备具有唯一性，即正常运行时，本侧识别码和对侧识别码应不同，且与本线的另一套保护的识别码不同，也应该和其它线路保护装置的识别码不同；保护校验自环试验时，本侧识别码和对侧识别码应相同，否则都会告警，报“通道自环状态与整定不一致”。

“本侧识别码”和“对侧识别码”需在定值项中整定，且通过通道传送给对侧，当保护接收到的装置识别码与定值整定的“对侧识别码”不一致时，退出差动保护，延时100ms报“装置混联”告警。

3.1.6远传远跳功能

保护装置设计了远跳功能，可实现远方跳闸功能；装置设两路远跳开入信号，只有两路开入都为真时才认为远跳开入有效，可以防止误开入。

可传输远跳信号到对侧，对侧收到经正反码校验的远跳后，经控制字决定是否经本地装置的启动元件判别作用于跳闸。

本侧跳位且无流，闭锁远跳出口。

由于远传及远跳属于直跳类型保护数据，因此保护装置内部为避免通道误码带来的影响做如下处理：

✧对传输远传远跳的信息位进行CRC-4（ITUG.704）校验，检错率100%；

✧采样后得到远传、远跳开入信号，经过正反位编码处理：

高电平时编码为“01”，低电平时编码为“10”，作为开关量，和电流采样数据组合成一帧数据，再次对此帧数据进行CRC校验，连同校验码通过光纤数字通道传送给对侧保护装置；

✧对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRC校验，之后再单独对开关量进行互补反校验。

即收到“01”和“10”信号为有效信号；

✧收到对侧远传远跳信号之后经过连续三次相同确认后，才认为收到远跳信号是可靠的。

采取以上措施能够完全可靠地避免通道存在误码情况下导致的保护误动作。

3.2电流差动元件

本装置差动元件针对线路保护区内各种故障类型配置了分相稳态量差动、分相故障分量差动，零序电流差动。

稳态量差动元件设置快速区元件及灵敏区元件，快速区元件采用短窗相量自适应算法实现快速动作；灵敏区采用全周付氏向量算法作为快速区的补充。

故障分量差动不受负荷影响，对于区内高阻故障及振荡中故障性能优越，元件本身采用全周付氏向量算法并略带延时保证其可靠性。

对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，零序电流差动作为稳态量差动及故障分量的后备延时100ms动作；零序电流差动主要针对缓慢爬升高阻故障，当任一侧的任两相电流均大于2倍额定值时退出零序差动继电器。

图3-3差动保护动作特性

图3-3为差动保护动作特性图，各差动元件动作特性区别仅在于差动电流定值及制动系数的不同，图中

为相应差动元件的动作定值门槛，Coef_K为相应差动元件的比率制动系数。

3.2.1差动启动元件

1.相电流突变量启动

通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障；该元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。

其判据为：

其中：

为相电流突变量启动定值。

为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。

2.差流启动

差动保护设有分相差流启动元件和零差启动元件，用于一侧为弱电源或高阻故障时的辅助启动元件，分相差流启动元件由差流动作元件复合电压启动元件构成；零差启动元件由零差动作元件复合两侧零流启动元件构成。

差流动作元件其判据为：

式中

，

为差动电流定值；

复合电压启动元件其判据为：

任一线电压小于60V且母线TV未异常告警或任一线电压变化大于8V。

零流动作元件其判剧为：

式中

，

为差动电流定值；

复合零流启动元件其判剧为：

两侧零流均大于零流启动定值。

突变量启动和差流启动任一种启动方式都可以开放差动逻辑。

3.2.2分相稳态量差动元件

稳态量差动分快速段和延时段。

快速段动作方程：

上式中：

动作电流

，为两侧电流矢量和的幅值；制动电流

，为两侧电流矢量差的幅值；

为

和4倍实测电容电流值中的最大值,

为差动动作电流定值，由用户整定。

延时段动作方程：

上式中：

动作电流

，为两侧电流矢量和的幅值；制动电流

，为两侧电流矢量差的幅值；

为差动动作电流定值，由用户整定；整定时应保证末端短路有足够的灵敏度；整定值应大于1.5倍本线路稳态电容电流值。

稳态量差动延时段继电器动作后固定经30ms延时动作。

3.2.3分相故障分量差动元件

动作方程：

上式中：

动作电流

，为两侧电流变化量矢量和的幅值；制动电流

，为两侧电流矢量差的幅值；

为差动动作电流定值，由用户整定。

3.2.4零序电流差动元件

动作方程：

上式中：

动作电流

，为两侧零序电流矢量和的幅值；制动电流

，为两侧零序电流矢量差的幅值；

为差动动作电流定值。

零序差动元件满足条件后延时100ms动作。

两侧任一相发生TA断线则闭锁零序差动。

当任一侧任两相电流均大于2In时闭锁零差继电器。

3.2.5TA饱和

在线路一侧采用传统铁磁电流互感器情况下，发生区外故障时，TA可能会饱和，如不采取措施，差动保护可能会误动，本装置采用时差法快速区内外识别元件及虚拟制动电流TA饱和识别开放元件相结合，可以达到在发生故障TA饱和时，如果故障发生时线性区大于2.4ms时能够识别区内外故障，且在区外故障转为区内故障时能够快速开放差动保护。

图3-4差动保护逻辑框图

✧图3-4以A相为例，图中启动开放为两侧差动都启动，TA断线为任一侧断线。

✧差动投入包含软、硬压板和控制字，两者均投入时认为保护投入；通道数据异常包含误码高、连接错误（装置混联）、通道中断、自环状态与整定不一致及两侧失步等情况；

✧TA断线瞬间，断线侧的启动元件和差动继电器可能动作，但对侧的启动元件不动作，不会向本侧发允许信号，从而保证纵联电流差动保护不会误动作；

✧如果投入“TA断线闭锁差动”控制字，任一侧TA断线时，TA断线后正常差动保护不再投入。

3.3方向（低压）过流保护

过流元件按相装设。

过流元件可由控制字“过流Ⅰ段低压闭锁”和“过流Ⅰ段方向投”选择是否经低压闭锁和经方向闭锁。

方向元件采用90︒接线，按相起动。

为消除死区，方向元件带有记忆功能。

动作的最大灵敏角固定为-30︒，动作范围150︒，误差小于±3︒。

低压元件在三个线电压的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁过流元件。

过流元件的判据为：

①任一相IΦ＞Isetn

②方向和低压条件满足（若投入方向和低压）

满足以上条件经过流延时出口，Isetn为过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值。

可通过控制字“过流Ⅰ段闭重合闸”选择过流Ⅰ段动作后是否闭锁重合闸。

过流保护除Ⅰ～Ⅲ段定时限保护外，还有一段反时限保护。

反时限过流保护也可由控制字“反时限低压闭锁”和“反时限方向投”选择是否经低压闭锁和经方向闭锁。

根据国际电工委员会（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1996），一般推荐使用下面三个标准的反时限特性方程：

提供三种标准反时限：

一般反时限：

（1）

非常反时限：

（2）

极端反时限：

（3）

上式中，Ip为电流基准值，tp为时间常数。

本装置的反时限特性可由反时限曲线类型控制字FQX选择（0为一般反时限，1为非常反时限，2为极端反时限）。

各段过流保护可以通过控制字投退，原理框图如图3-5所示。

图3-5过流保护原理框图

3.4零序过流保护

在小接地电流系统，当系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来保护接地故障很难保证其选择性。

在本装置中接地保护实现时，由于各装置通过网络互联，信息可以共享，故采用上位机比较同一母线上各线路零序电流的幅值和方向的方法来判断接地线路。

用于接地选线的零序电流必须外加，即必须给装置提供外部输入的零序电流，不能使用装置自产的零序电流。

在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，可以采用直接跳闸方法。

用于跳闸或报警的零序电流可以选用自产的零序电流，也可从装置的零序TA引入（控制字“零序电流自产”整定为“0”表示装置所用零序电流为外加，整定为“1”表示装置所用零序电流为自产所得）

在某些不接地系统中，电缆出线较多，电容电流较大，也可采用零序过流继电器直接跳闸方式。

装置中设三段零序过流保护，其中零序Ⅲ段可通过控制字“零流Ⅲ段跳闸”整定为告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。

三段零序过流保护也可由控制字“零流Ⅲ段方向投”选择是否经零序功率方向闭锁。

对于不接地系统，方向灵敏角为90°；对于小电阻接地系统，灵敏角为-135°。

动作范围150︒，误差小于±3︒。

因此必须整定“中性点接地方式”功能控制字（“0”为中性点不接地系统，“1”为中性点经小电阻接地系统）。

零序方向过流保护原理框图如图3-6所示。

图3-6零序过流保护原理框图

3.5加速保护

本装置设置了独立的加速段保护，可以选择使用过流加速和零序过流加速保护，并可通过控制字“前加速/后加速”选择采用前加速还是后加速（整定为“0”表示后加速，整定为“1”表示前加速）。

后加速保护与手合加速保护开放时间为3秒，前加速保护必须在重合闸充电后才能投入。

装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来启动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。

过流加速保护和零序过流加速保护的电流定值和时间定值均可独立整定。

原理框图如图3-7所示。

图3-7加速保护原理框图

3.6重合闸

重合闸起动方式有两种：

不对应起动和保护起动。

装置设有四种重合方式，可通过“重合闸方式”控制字选择：

0－无检定；1－检无压；2－检无压，有压转检同期；3－检同期。

装置选择检无压重合方式时，母线无压定值为30V，线路无压定值为线路额定电压的30％；选择检同期方式时，母线（AB相）和线路必须有压，母线有压定值为80V，线路有压定值为线路额定电压的70％，当Ux与Uab之间的角度与固有角度（即正常运行时Ux与Uab固有角度”）之差小于同期角时同期合闸。

重合闸在充电完成后投入，线路在正常运行状态，无外部闭锁重合闸信号，经15s充电完成。

充电完成后，液晶显示屏会显示充电完成标志。

重合闸闭锁条件有：

⑴闭锁重合闸开入；⑵过负荷跳闸；⑶低周减载动作；⑷低压减载动作；⑸过流Ⅰ段动作（过流Ⅰ段闭锁重合闸控制字投）；⑹控制回路异常；⑺弹簧未储能。

（8）直跳动作（WXH-823CR2）。

原理框图如图3-8所示。

图3-8三相一次重合闸原理框图

3.7过负荷保护

装置设有过负荷保护功能，可通过“过负荷跳闸”控制字选择动作于跳闸或告警（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。

投跳闸时，跳闸